CN109072575A - 微型桩的波形注浆体及其形成方法 - Google Patents

微型桩的波形注浆体及其形成方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明，提供一种波形注浆体(100)，其用于确保微型桩(10)的地下支承力，特征在于，沿着向下延长的圆筒状的柱部(110)的长度方向形成有多个具有固定的最大直径(D1)的凸出部(120)，相邻的上述凸出部(120)形成为以规定的形成间隔(s)分离。根据本发明，通过提高与微型桩一体化的注浆体的周面摩擦力和对于挤压及拉拔的阻力，从而具有能够提高微型桩的结构稳定性的效果。

Description

微型桩的波形注浆体及其形成方法
技术领域
本发明涉及土木领域，详细涉及能够提高与微型桩一体化的注浆体的周面摩擦力和对于挤压及拉拔的阻力(以下称为“支承力”)的微型桩的波形注浆体及其形成方法。
背景技术
通常，所有建筑物的基地需具有用于支承其建筑物的充分的支承力，否则，地基的最上部或深层部发生下沉而阻碍建造在上部的建筑物的稳定性。
因此，建造建筑物之前，必须通过地质学调查及土质调查这样的合适的诸多调查对地基的支承力是否能充分经得起由于建筑物而作用于地基的重量或负荷进行调查，在填地、未被压密的地基、分解有机质层的地基、泥炭地、湿地、水分含量显著变化的地基、具有许多孔隙或不均匀的地基等的情况下，由于基地的支承力不充分，所以对基地要求更大的支承力。
另外，为了加强地上结构物的基础，在软弱地基打许多桩(Pile)或者以面积宽且深度深的方式挖土，利用钢筋混凝土制作基础后，在其上施工结构物，但是在作业场周边有多样的结构物和设施的情况下，未能形成用于加强上述基础的条件的情况多，在不确切知道地下埋设物的位置等而以面积宽的方式挖基础的情况下，有时会导致电气或气体管道这样的设施物的破损。
对此，考虑如上所述的点，作为用于确保对于基地的支承力的方法，已知利用桩基础加强法，并提出了利用油压钻孔机或各种钻孔机的杆(Rod)及钻头(Bit)对地基进行穿孔作业，在经过穿孔的孔中插入钢筋这样的钢管，之后注入加强液(注浆液)的注浆工艺等为首的多种工艺，其中，具有代表性的有微型桩(Micropile)。
微型桩从50年代意大利亚开始向全世界作为地基加强和桩(Pile)的代用而被施工，根据各国应用目的和范围，被称为Mini pile、Micro pile、Root pile、Needle pile、以及Gewi pile等。
现有的微型桩的施工方法主要分为穿孔阶段，钢棒插入、设置阶段，注浆阶段以及头部整理阶段。
首先，钻孔是使用直径为76mm、80mm、90mm、105mm、115mm、152mm、165mm等具有多种直径的钻头来实现的，特别是还可以使用200m m以上的钻头。另外，也可以在不稳定地基设置套管，直到钻孔的内壁不会崩塌的深度为止，利用钻头对其内部进行穿孔而形成钻孔。
当结束穿孔作业时，插入设置由一个钢筋或3个或其以上钢筋组合的钢棒。
当钢棒插入设置在钻孔内时，注入注浆材料。即，桩体设置在钻孔后，立即实施重力注浆。此时，为了弥补注浆材料的收缩现象，重复实施注浆3～6次左右。
当结束注浆时，实施在上部利用螺母固定钢板(Steel plate)或者实施焊接等头部整理阶段。
但是，根据现有的微型桩的施工方法，存在如下问题，即，仅在地基为基岩的情况下，可进行施工，在仅有土沙层的地基施工微型桩的情况下，无法得到高支承力。
另外，构成微型桩的钢棒由于其直径比长度小，因此桩的前端面积相比插入的周边面积非常小，因此存在设计中通常不考虑微型桩的前端支承力的问题。
另外，在进行注浆时，存在如下问题，即，通过管将注浆材料从钻孔的底部开始注入，直到向钻孔的入口流出为止，固结时间长，为了弥补收缩现象，重复进行3～6次左右的注浆，因此施工性下降；工程期间变长，而且无法固定维持注入压力，因此难以确认注浆材料的填充状态，不易管理品质。
发明内容
发明要解决的问题
本发明是为了解决上述的现有微型桩的问题而提出的，本发明的目的在于通过提高与微型桩一体化的注浆体的周面摩擦力和对于挤压及拉拔的阻力，从而提高微型桩的结构稳定性。
本发明的另一目的在于通过在要插入微型桩的钢棒的土沙层事先形成利用喷射注浆而形成的注浆体，从而能够施工即使在不存在岩石层的土沙层也能够具有高支承力的微型桩。
本发明的又一目的在于通过在存在于岩石层上部的土沙层事先形成利用喷射注浆而形成的注浆体，从而即使对于施工在岩石层的微型桩，也能够提高其的结构稳定性。
本发明的又一目的在于能够容易形成可提高微型桩的结构稳定性的注浆体。
本发明的又一目的在于提供能够确保截面形成为波形的微型桩的最大极限支承力的数值。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个方式，提供一种波形注浆体(100)，其用于确保微型桩(10)的地下支承力，特征在于，沿着向下延长的圆筒状的柱部(110)的长度方向形成有多个具有固定的最大直径(D1)的凸出部(120)，相邻的上述凸出部(120)形成为以规定的形成间隔(s)分离。
在该情况下，可以是特征在于上述注浆体(100)的纵截面形成波形(W aveform)的波形注浆体。
另外，可以是特征在于上述微型桩(10)插入在上述柱部(110)的波形注浆体。
另外，可以是特征在于上述凸出部(120)的长度(L)为上述最大直径(D1)的波形注浆体。
另外，可以是特征在于上述形成间隔(s)为上述最大直径(D1)的两倍的波形注浆体。
另外，可以是特征在于上述凸出部(120)的长度(L)为上述最大直径(D1)的两倍的波形注浆体。
另外，可以是特征在于上述形成间隔(s)为上述最大直径(D1)的两倍的波形注浆体。
根据本发明的另一方式，提供一种利用喷射注浆的微型桩的施工方法，其形成波形注浆体，特征在于，包含以下阶段：第1阶段(A100)，利用包含对地下(1)进行穿孔而形成钻孔(2)的钻孔机(230)、喷射注浆材料的注浆材料喷嘴(220)以及向上述注浆材料喷嘴供给上述注浆材料的注浆材料移动管(210)的喷射注浆装置(200)，形成上述钻孔(2)，并从上述注浆材料喷嘴(220)将上述注浆材料以高压向上述钻孔(2)内部喷射，从而形成上述注浆体(100)；第2阶段(A200)，将上述喷射注浆装置(200)向上述钻孔(2)外部引出，并在上述钻孔内部从上述注浆材料喷嘴将上述注浆材料(3)向上述钻孔(2)内部喷射，从而形成上述柱部(110)；以及第3阶段(A300)，将上述微型桩(10)插入到上述柱部(110)。
发明效果
根据本发明，通过提高与微型桩一体化的注浆体的周面摩擦力和对于挤压及拉拔的阻力，从而具有能够提高微型桩的结构稳定性的效果。
根据本发明，通过在要插入微型桩的土沙层事先形成利用喷射注浆而形成的注浆体，从而具有能够施工即使在不存在岩石层的土沙层也能够具有高支承力的微型桩的效果。
根据本发明，通过在存在于岩石层上部的土沙层事先形成利用喷射注浆而形成的注浆体，从而具有即使对于施工在岩石层的微型桩，也能够提高其的结构稳定性的效果。
根据本发明，具有能够容易形成可提高微型桩的结构稳定性的注浆体的效果。
根据本发明，具有即使使用比现有的微型桩短的微型桩也可获得相同的支承力的效果。
根据本发明，可施工具有最大极限支承力的微型桩。
附图说明
图1为表示应用了普通的现有波形截面的微型桩的截面的图。
图2为表示本发明的一个实施例的微型桩的截面的图。
图3为表示本发明的一个实施例的插入有微型桩的注浆体的立体图。
图4为表示本发明的一个实施例的形成波形注浆体的方法的图。
图5为表示在凸出部的长度为注浆体的最大直径的情况下为了确保最大极限支承力而被进行实验的多种注浆体的形状的图。
图6为表示在凸出部的长度为注浆体的最大直径的情况下为了确保最大极限支承力而被进行实验的多种注浆体的极限支承力的图。
图7为表示在凸出部的长度为注浆体的最大直径的两倍的情况下为了确保最大极限支承力而被进行实验的多种注浆体的形状的图。
图8为表示在凸出部的长度为注浆体的最大直径的两倍的情况下为了确保最大极限支承力而被进行实验的多种注浆体的极限支承力的图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的微型桩的波形注浆体及其形成方法的实施例进行详细说明，在参照附图进行说明时，相同或相对应的结构要素赋予相同的附图编号，省略对其的重复说明。
另外，以下使用的第1、第2等之类的用语只是用于区分相同或相对应的结构要素，相同或相对应的结构要素并不限定于第1、第2等用语。
另外，结合作为如下概念来使用，即，在各结构要素之间的接触关系中，不仅包括在各结构要素之间物理性直接接触的情况，而且还包括其它结构插入于各结构要素之间而结构元件分别接触于该其它结构的情况。
图1为表示应用了现有的波形截面的注浆体的微型桩的施工状态的图。
现有的注浆体的波形截面采用了形成波形的多个凸出部(120)连续连接的形状。
另外，由于凸出部(120)的形状及大小不固定，所以有在凸出部(120)的特定部位发生集中应力的现象，因此存在难以确保微型桩的稳定的支承力的问题。
对此，本发明通过提出凸出部(120)的长度(L)及形成间隔(s)，要揭示使微型桩(10)具有最大极限支承力的波形注浆体的形状。
本发明的一个实施例的波形注浆体的特征在于，沿着向下延长的圆筒状的柱部(110)的长度方向形成有多个具有固定的最大直径(D1)的凸出部(120)，相邻的凸出部(120)形成为以规定的形成间隔(s)分离(图2)。
由此，本发明的注浆体(100)的纵截面形成波形(Waveform)。
微型桩(10)通常包含插入在地基的钢棒(11)以及与暴露在地基上部的钢棒(11)上部结合而防止钢棒(11)引入到地基内部的头部(12)(图1)。
微型桩(10)的钢棒(11)插入固定在柱部(110)。
钢棒(11)在形成柱部(110)的注浆材料固化之前插入在柱部(110)，因此随着柱部(110)固化，注浆体(100)和微型桩(10)能够一体化。
现有的波形注浆体的凸出部(120)以相邻的凸出部(120)彼此连续的方式形成，与此相对，本发明的波形注浆体以相邻的凸出部(120)之间分离规定的形成间隔(s)的方式形成，因此能够确保更高的极限支承力。
这样的效果能够参照图5及图6来确认。
图5为表示在凸出部的长度为注浆体的最大直径的情况下为了确保最大极限支承力而被进行实验的多种注浆体的形状的图。
图6为表示关于与图5所示的注浆体相对应的微型桩的极限支承力的数据的图。
当参照图6的数据时，能够确认到：形成间隔(s)为0的现有的注浆体(WM1)的极限支承力为723(kN)，与此相对，以形成间隔(s)分离形成凸出部(120)的本发明的一个实施例的注浆体(WM2、WM3)即使包含与现有的注浆体相比更少的凸出部(110)，也能够发挥更高的极限支承力。
在凸出部(120)的长度(L)为最大直径(D1)的情况下，形成间隔(s)为最大直径(D1)的两倍的注浆体能够确保最大极限支承力(图6)。
另外，在凸出部(120)的长度(L)为最大直径(D1)的两倍的情况下，形成间隔(s)为最大直径(D1)的两倍的注浆体能够确保最大极限支承力(图8)。
在凸出部(120)的长度(L)为最大直径(D1)以下的情况下，凸出部(120)的间隔非常近，因此在工地难以形成注浆体。
在凸出部(120)的长度(L)为最大直径(D2)的两倍的情况下，存在由注浆水量的增大引起的工程费用的上升和过度施工的问题。
因此，本发明考虑工地施工性和经济性，在凸出部(120)的长度(L)为最大直径(D1)或最大直径(D1)的两倍的范围内进行实验。
参照图6及图8的数据，能够确认到：WM3的最大极限支承力比WM1更高。
即，即使不连续形成凸出部(120)，也能够确保最大极限支承力，因此能够降低施工难度，能够节约注浆材料而减少工程费，而且通过确保高支承力，能够确保以微型桩作为基础的结构物的结构稳定性。
以下，对本发明的一个实施例的形成波形注浆体的方法进行说明。
波形注浆体的形成方法中，进行如下第1阶段(A100)，即，利用包含对地下(1)进行穿孔而形成钻孔(2)的钻孔机(230)、喷射注浆材料的注浆材料喷嘴(220)以及向注浆材料喷嘴供给注浆材料的注浆材料移动管(210)的喷射注浆装置(200)，形成钻孔(2)，并从注浆材料喷嘴(220)将注浆材料以高压向钻孔(2)内部喷射，从而形成注浆体。
在第1阶段(A100)之后，进行如下第2阶段(A200)，即，将喷射注浆装置(200)向钻孔(2)外部引出，并在钻孔内部从注浆材料喷嘴将注浆材料(3)向钻孔(2)内部喷射，从而形成柱部(110)。
而且，在第2阶段(A200)之后，进行将微型桩(10)插入在柱部(110)的第3阶段(A300)。
本发明的一个实施例的注浆材料(3)包含形成凸出部(120)的第1注浆材料(3a)和形成柱部(110)的第2注浆材料(3b)。
以上只是对于本发明可体现的优选的实施例的一部分的说明，本发明的范围并不限定于上述的实施例，上述说明的本发明的技术思想和基于它的技术思想均包含于本发明的范围。

Claims (8)

1.一种波形注浆体(100)，用于确保微型桩(10)的地下支承力，其特征在于，沿着向下延长的圆筒状的柱部(110)的长度方向形成有多个具有固定的最大直径(D1)的凸出部(120)，相邻的所述凸出部(120)形成为以规定的形成间隔(s)分离。
2.根据权利要求1所述的波形注浆体，其特征在于，所述注浆体(100)的纵截面形成波形(Waveform)。
3.根据权利要求2所述的波形注浆体，其特征在于，所述微型桩(10)插入在所述柱部(110)。
4.根据权利要求3所述的波形注浆体，其特征在于，所述凸出部(120)的长度(L)为所述最大直径(D1)。
5.根据权利要求4所述的波形注浆体，其特征在于，所述形成间隔(s)为所述最大直径(D1)的两倍。
6.根据权利要求3所述的波形注浆体，其特征在于，所述凸出部(120)的长度(L)为所述最大直径(D1)的两倍。
7.根据权利要求6所述的波形注浆体，其特征在于，所述形成间隔(s)为所述最大直径(D1)的两倍。
8.一种利用喷射注浆的微型桩的施工方法，形成权利要求1至7的波形注浆体，其特征在于，包含以下阶段：第1阶段(A100)，利用包含对地下(1)进行穿孔而形成钻孔(2)的钻孔机(230)、喷射注浆材料的注浆材料喷嘴(220)以及向所述注浆材料喷嘴供给所述注浆材料的注浆材料移动管(210)的喷射注浆装置(200)，形成所述钻孔(2)，并从所述注浆材料喷嘴(220)将所述注浆材料以高压向所述钻孔(2)内部喷射，从而形成所述注浆体(100)；第2阶段(A200)，将所述喷射注浆装置(200)向所述钻孔(2)外部引出，并在所述钻孔内部从所述注浆材料喷嘴将所述注浆材料(3)向所述钻孔(2)内部喷射，从而形成所述柱部(110)；以及第3阶段(A300)，将所述微型桩(10)插入到所述柱部(110)。
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